周鎮(zhèn)龍

摘要：隨著社會物質(zhì)文明的進步，人們生活水平的提高，人類不斷給環(huán)境制造壓力，如過度開采資源，隨意排放廢氣廢水等，這些都導致了人類賴以生存的地球以及整個空氣環(huán)境受到了嚴重的污染和破壞。尤為嚴重的是城市環(huán)境的空氣質(zhì)量，大量車輛的尾氣排放、工廠排出的廢氣使得城市空氣質(zhì)量令人擔憂?；诖耍恼乱猿鞘锌諝馕廴镜默F(xiàn)狀作為出發(fā)點，對空氣污染的危害，空氣環(huán)境監(jiān)測的內(nèi)容和方法，以及質(zhì)量控制進行了探討，以便更好的做好環(huán)境監(jiān)測工作。

關鍵詞：空氣；污染；環(huán)境；監(jiān)測；控制

1 空氣污染現(xiàn)狀

人類物質(zhì)文明的不斷提高、人口的不斷增長、資源的短缺以及各種自然災害都已經(jīng)成為人們面臨的可持續(xù)發(fā)展的問題。我國許多城市的環(huán)境空氣質(zhì)量都呈現(xiàn)出惡化趨勢，環(huán)境空氣重污染事件頻發(fā)，影響范圍越來越廣，包括北京在內(nèi)的我國多個城市都曾經(jīng)出現(xiàn)在世界大空氣污染城市名單之中，對居民健康和社會經(jīng)濟的危害日趨顯著。隨天氣的惡化，污染物的排放量增加等多種原因，造成的空氣環(huán)境污染，危害人體健康。尤其是近幾年的霧霾天氣，提醒著人們PM2.5污染已經(jīng)相當嚴重。

我國環(huán)保部在2014年2月份發(fā)布了京津冀、長三角、珠三角區(qū)域以及直轄市、省會城市和計劃單列市等74個城市的空氣質(zhì)量狀況，數(shù)據(jù)顯示，74個城市空氣質(zhì)量平均超標天數(shù)比例為39.7%，其中京津冀地區(qū)13個城市空氣質(zhì)量超標最為嚴重，比例達68.5%，其中重度污染占22.6%，嚴重污染占19.3%。復雜嚴峻的大氣污染形勢，對監(jiān)測設備提出了更高的要求。然而，現(xiàn)有的監(jiān)測技術和手段已經(jīng)難以全面反映污染特征，特別是在污染物防控和污染源解析方面，現(xiàn)有的設備明顯力不從心。

2 空氣污染的危害

2.1 對人類身體健康的危害

環(huán)境空氣污染對人類健康的危害是直接的，而且是多方面的。其中最嚴重的是呼吸道和眼鼻粘膜疾病。近幾年常出現(xiàn)的霧霾天氣就是典型的例子，其主要是PM2.5的影響。粒徑小于PM2.5的細顆粒很容易進入人體支氣管，干擾肺部內(nèi)的氣體交換，導致呼吸受阻，呼吸道受刺激后就會引起咳嗽，降低肺功能，引發(fā)支氣管炎、心血管病或哮喘等疾病。另外，氮氧化物、硫氧化物也會對人體造成不同程度的危害，尤其是對兒童會造成其發(fā)育的障礙。

2.2 對植被的危害

植被需要不斷的進行光合作用，吸收二氧化碳釋放氧氣，若空氣被污染，大氣循環(huán)被破壞，就會影響到植被的光合作用。我國是一個燃煤大國，煤的燃燒會放出大量二氧化硫，二氧化硫經(jīng)過一系列化學、物理變化就形成酸雨，酸雨不僅會破壞植被的組織結構，還會抑制植被的生長，甚至會使植被生病，樹葉凋落。

2.3 對氣候和大氣的危害

環(huán)境空氣若被破壞，就會增加降水量，阻礙地面的熱量發(fā)散到外層空間，城市大氣的溫度就會上升，最終引發(fā)洪水、干旱等惡劣天氣。

3 空氣環(huán)境監(jiān)測的內(nèi)容

生活中的大氣污染主要是氮氧化物和硫氧化物的污染。車輛的增多，尾氣排放量隨之增大，而尾氣中含有大量的氮氧化物，這是氮氧化物污染的主要來源。加上石化燃料通過高溫燃燒產(chǎn)生的廢氣，化肥燃料等的生產(chǎn)排放出的廢氣等都含大量的氮氧化物，這嚴重造成了空氣環(huán)境的污染。研究表明，若空氣環(huán)境中的氮氧化物含量超標，會引起人體產(chǎn)生不適感，嚴重時甚至會引發(fā)各種疾病，對人體健康造成極大威脅。所以，在空氣環(huán)境監(jiān)測中，氮氧化物的監(jiān)測是必不可少的。其次是硫氧化物，大氣中的含硫污染物主要有SO2、H2S等等，這些污染物主要來自煤炭和石油的燃燒。SO2對大氣造成的影響極為嚴重且較為廣泛。若大氣中的SO2含量超標時，對人體影響更大，會引發(fā)眼結膜炎、支氣管炎等病癥。而且對那些體質(zhì)相對較弱的群體影響更是明顯，尤其是青少年。SO2濃度過高會降低青少年免疫力，使他們的抵抗力變?nèi)酰菀谆忌细鞣N疾病。而且SO2通過光照和大氣中存在的一些氧化劑的作用，就會生成硫酸鹽氣溶膠，這種物質(zhì)會對人的生命造成威脅。因此在空氣環(huán)境監(jiān)測中對硫氧化物的監(jiān)測也是必不可少的。

4 空氣環(huán)境的監(jiān)測方法

空氣環(huán)境污染監(jiān)測、大氣污染源監(jiān)測和特定目的監(jiān)測是大氣污染物監(jiān)測的三大主體。這些監(jiān)測的內(nèi)容又包括三大部分：大氣降水、固體顆粒物和氣態(tài)污染物。在大氣監(jiān)測過程中，為了保證所測結果精確度的同時，還要使測定氣體濃度方法更便捷，就必須根據(jù)所要檢測對象的實際狀況來選擇對應的監(jiān)測方法，才能使所測結果真實可靠。

（1）紅外吸收光譜法

優(yōu)良的選擇性是紅外吸收光譜法最大的特點。每種氣體都有相對應的光吸收頻率，即使當各種氣體混在一起時，各個氣體在吸收自己對應頻率光譜時是相互獨立的，不會對其他氣體吸收光譜造成影響。針對這一特點，在對混合氣體進行檢測時，就可以用到此種方法。

紅外吸收光譜法主要靠光的不同頻率來檢測氣體濃度，相對于那些實體的物質(zhì)儀器，它具有不易老化和中毒的優(yōu)點。每種實體的物質(zhì)儀器都有其測量的限度，當一些有害氣體濃度超過測量儀器的極限時，會使儀器產(chǎn)生中毒現(xiàn)象，降低測量結果的準確度。而紅外吸收光譜法能夠避免這種現(xiàn)象的產(chǎn)生。不僅如此，紅外吸收光譜法測量的穩(wěn)定性好而且響應快，開機后不用預熱就能立即進行檢測，當氣體濃度發(fā)生變化時，還能迅速的做出反應，大大提高了檢測的速度和準確度。

紅外吸收光譜法需要在低電壓的條件下進行，具有良好的防爆性，所以在那些煤氣站、礦井等容易爆炸的地方監(jiān)測氣體的安全性更高。紅外吸收光譜法還具有測量精度高，使用時限長，產(chǎn)生干擾信號小，所以被廣泛應用，同時還能在軍事方面發(fā)揮它的長處。因此，紅外吸收光譜法的發(fā)展越來越受重視，其前景可觀。

（2）計量法

計量法適用于對大氣固體顆粒物質(zhì)量濃度的檢測。其方法步驟為：首先將待測氣體通過具有一定切割特征的采樣器，以某一穩(wěn)定速度抽取一定體積的氣體，篩選掉不符合監(jiān)測條件的固體顆粒物，將待測顆粒物截留在已恒重的濾膜上，然后在相同的平衡條件下測量采樣前后濾膜質(zhì)量之差及氣體采樣體積，即可計算固體顆粒物的質(zhì)量濃度。該濾膜經(jīng)處理后，還可進行組分分析。

（3）電化學法

電化學法的原理是通過傳感器利用化學原理，輸出與氣體濃度相關的電信號。因其測量與物質(zhì)的化學性質(zhì)相關，所以各氣體的電化學法的裝置不盡相同。電化學法適用于對有機、無機的典型氣態(tài)污染物的檢測。甲醛和二氧化硫分別是空氣環(huán)境中有機和無機污染物，這兩種污染物的檢測就可以用到電化學法。

5 監(jiān)測方法的控制

5.1 氣體物質(zhì)監(jiān)測方法控制

氣體污染物監(jiān)測方法主要是手工監(jiān)測法、長光程空氣自動監(jiān)測法和點式空氣自動監(jiān)測法。從采樣的空間范圍看，手工監(jiān)測方法和點式自動監(jiān)測系統(tǒng)均是采集采樣口附近狹小范圍內(nèi)的空氣。長光程自動監(jiān)測儀的采集樣本更能代表這一地帶氣體濃度的平均值。從采樣的時間看，手工監(jiān)測方法要在24h內(nèi)連續(xù)不間斷的進行采樣，而且每天采集的樣品只能監(jiān)測到該日的日均值。而點式空氣自動監(jiān)測法，對不同空氣成分都會有對應的監(jiān)測儀器，能夠在各個時間段監(jiān)測到氣體濃度的變化。因此不同方法的特點來進行選擇使用。

5.2 樣品分析過程控制

根據(jù)不同方法的優(yōu)缺點，在實際的具體情況下選擇最佳的監(jiān)測防范，并根據(jù)國家制定的環(huán)境空氣質(zhì)量標準，來對其進行有效的控制。其標準見表1、表2。

（1）手工分析方法采用特定的吸收液吸收特定氣體，然后采用分光光度法測定，該方法或多或少存在吸收液吸收氣體不完全的弊端。

（2）長光程自動監(jiān)測系統(tǒng)是利用光學差分吸收光譜的方法，借助氣體分子所吸收的波長的不同這一特征，從而確定氣體分子的濃度。該方法較手工監(jiān)測法更為準確的測定出氣體濃度，避免了氣體吸收不完全的缺陷。但是，在運用該種方法時，要注意天氣情況，在風雨、濃霧等影響較大的天氣不能使用。

（3）點式空氣自動監(jiān)測儀能夠?qū)γ糠N氣體進行分開監(jiān)測，每種分析儀都會配備單獨的采樣設備，并通過采樣儀進行特定的分析。點式空氣自動監(jiān)測儀不僅避免了氣體吸收不完全的弊端，而且在風雨、濃霧等惡劣天氣也可以進行使用。

表1 API對應污染物濃度限值

5.3 對固體顆粒物監(jiān)測方法的控制

按照對固體顆粒物的監(jiān)測分析方法，自動監(jiān)測方法有TEOM 微量振蕩天平法和Beta射線法，手工監(jiān)測方法即為重量法。

（1）采樣過程控制

三種監(jiān)測方法均是對采樣口附近狹小范圍的氣體采樣。手工監(jiān)測方法能夠保證一天的總采樣時間，從而保證了日均值的準確性。TEOM微量振蕩天平法和Beta射線法則能夠自動監(jiān)測系統(tǒng)每天的總采樣時間小于24h，可以出具時均值，能夠反映出該日顆粒物濃度的變化趨勢。

（2）分析過程控制

手工監(jiān)測方法是重量法，即根據(jù)采樣前后的重量差來計算顆粒物的濃度。手工監(jiān)測方法的濾膜在采樣前后只需進行恒溫干燥即可測量，揮發(fā)性物質(zhì)損失極其微小。

TEOM微量振蕩天平法是在質(zhì)量傳感器內(nèi)使用一個振蕩空心錐形管，在空心錐形管振蕩端上安放可更換的濾膜，振蕩頻率取決于錐形管特性和它的質(zhì)量。為了減少加溫過程造成揮發(fā)性物質(zhì)的損失，TEOM微量振蕩天平法監(jiān)測儀器可配置膜動態(tài)測量裝置，能夠最大限度減少揮發(fā)損失。

Beta射線法則是利用Beta射線衰減的原理，環(huán)境空氣由采樣泵吸入采樣管，經(jīng)過濾膜后排出，顆粒物沉淀在濾膜上，當β射線通過沉積著顆粒物的濾膜時，Beta射線的能量衰減，通過對衰減量的測定計算出顆粒物的濃度。

6 空氣環(huán)境檢測注意事項

（1）為了使檢測方法結果具有可比性，盡量采用國家現(xiàn)行的環(huán)境監(jiān)測的標準。并對不同監(jiān)測對象用多種分析方法，選出最佳監(jiān)測方法對其進行監(jiān)測。

（2）根據(jù)樣品中待測濃度的大小分別選擇化學分析方法或儀器分析方法。一般，被測組分含量高時，選用準確度高的容量法測定；被測組分含量低時，選用儀器分析方法。

（3）但對不同的一些特殊的監(jiān)測項目，要盡量使用單行監(jiān)測儀或連續(xù)自動監(jiān)測儀。

（4）測定多組分時，盡可能選用同時具有分離和測定的分析方法。如測定多種有機物時，可選用氣相色譜法或高效液相色譜法。

（5）對各個監(jiān)測崗位的工作人員，要加大他們有關監(jiān)測知識和技術的培訓力度，從而加快空氣環(huán)境監(jiān)測工作的進度，提高監(jiān)測能力，保障工作結果的準確性。并且，對于空氣環(huán)境的監(jiān)測人員，著重介紹相關監(jiān)測系統(tǒng)中有關對環(huán)境污染事故應急監(jiān)測技術和方法，應有針對性地開展相關環(huán)境應急監(jiān)測的訓練活動或檢查考察。

7 結語

我國現(xiàn)階段環(huán)境空氣污染已經(jīng)相當嚴重，空氣污染不僅對人類健康造成極大的損害，而且對植被和大氣圈都造成了一定程度的影響，通過控制環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測方法，可以有效的、準確的實施空氣質(zhì)量監(jiān)測工作，為環(huán)境保護提供有力保障。

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